專利名稱：智能型自動掃描定位滅火裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動滅火裝置，尤其是一種智能型自動掃描定位滅火裝置， 屬于消防設備技術領域。
背景技術：
現代城市人口迅速增長，城市建設發(fā)展如火如荼，大型建筑，尤其是大量的高層建筑不斷地拔地而起。目前在國內，如上海市的100米以上建筑就有400多座，火災發(fā)生時， 外來消防設備很難滿足滅火作業(yè)的需要，滅火效率受諸多因素影響和限制，不能充分發(fā)揮作用?；馂膶τ谌藗兊纳敭a是巨大的威脅，很多情況下，由于發(fā)生火災后不能及時撲滅而給人們的生命財產帶來巨大的損失。水滅火有一定的局限性，二氧化碳或干粉滅火劑可撲滅如油類或電器起火等火情。現有的手提式滅火器一般是固定放置在房間的某角落或建筑過道的旁邊，火災發(fā)生時須由人手動打開滅火器開關控制閥，并操作滅火器向火源位置噴射滅火劑，以達到滅火的效果。很多情況下火災現場情勢復雜，可能存在有毒、有害化學氣體或者火勢猛烈，當發(fā)生火災時，由于人難以接近滅火器放置地點而無法實現滅火操作， 而導致生命、財產的巨大損失。如火災發(fā)生在夜晚或者發(fā)生在無人值守的倉庫內，由于不能實現第一時間及時發(fā)現、及時滅火，可能會喪失滅火的最佳時機，造成無法挽救的巨大損失。現有滅火器自動化程度低，不能實現在火災發(fā)生時自動監(jiān)測并報警，不能第一時間啟動滅火裝置，也不能實現在火災發(fā)生時自動準確定位火源位置目標并進行自動噴射滅火劑作業(yè)，滅火的效率較低。使用普通滅火器還需要對人員進行專門的培訓，人力成本和風險成本都比較高，不利于及時、充分、有效撲滅火災并減少損失?，F已公開的可自動掃描定位的滅火器包括滅火設備安置架、系統電源、滅火劑存儲箱、管路、管路開關控制閥、煙感器等部件，還包括由自動定位執(zhí)行機構和控制系統構成的著火點自動掃描定位系統，現今的可自動掃描定位的滅火器的著火點自動掃描定位系統的技術方案結構復雜，制造成本較高，成套裝置的柔性自動化與智能化程度也不夠理想。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種智能型自動掃描定位滅火裝置，能自動檢測火災，又能夠準確定位火源的位置且自動噴出滅火劑進行滅火，這樣的裝置在發(fā)生火災時能迅速啟動，第一時間將火災遏止在萌發(fā)初期，提高滅火效率，減少損失。同時該滅火裝置可以提高滅火裝置的智能性，使系統結構更加簡單，制造成本更低，可提高自動滅火的有益效為達到上述目的，本實用新型采用下述技術方案一種智能型自動掃描定位滅火裝置，包括滅火劑存儲箱、與滅火劑存儲箱相連通的管路、控制管路開關的電磁閥、火災探測傳感器、充電電源、固定懸架，還包括由自動定位執(zhí)行機構和中央控制器構成的著火點自動掃描定位系統，其特征在于固定懸架與天花板固定連接，火災探測傳感器、充電電源和中央控制器固定安裝在固定懸架上，自動定位執(zhí)行機構安裝于固定懸架上并執(zhí)行自動掃描定位著火點的位移軌跡運動；自動定位執(zhí)行機構由可異步掃描火源方位的水平傳動機構、豎直傳動機構和傳感系統組成，水平傳動機構和豎直傳動機構按照經緯正交軌跡運動。水平傳動機構包括電機、豎直軸、U形架，電機安裝在固定懸架上，豎直軸通過軸承與固定懸架活動連接，U形架開口向下并固定安裝于豎直軸的下端，U形架的對稱軸與豎直軸的軸線重合，電機的輸出軸牽引豎直軸使其按照緯線方向軌跡轉動。豎直傳動機構包括電機、水平軸、圓盤，電機安裝在U形架上，水平軸的兩端通過兩個軸承活動安裝于U形架的開口內，圓盤所在平面與水平軸的軸線垂直并固定安裝于水平軸的中間位置，電機的輸出軸牽引水平軸按照經線方向軌跡轉動。傳感系統包括三個火焰定位傳感器和一個角度測量傳感器，每個傳感器均安裝于狹縫內并形成球瓣狀視野，一個火焰定位傳感器安裝在位于U形架上部正面中間位置且沿豎直方向開設的狹縫中，火焰定位傳感器所在的狹縫延伸方向與豎直軸的軸線方向相同， 另外兩個火焰定位傳感器和火焰定位傳感器分別安裝在圓盤外緣開設的兩個在圓盤平面內平行的狹縫中，其中一個火焰定位傳感器所在的狹縫開口方向為圓盤的徑向，另一個火焰定位傳感器所在的狹縫開口方向不通過圓盤的中心，角度測量傳感器靠近圓盤并安裝在水平軸上，角度測量傳感器可與水平軸同步轉動，角度測量傳感器初始測量方位角方向與通過圓盤的中心的火焰定位傳感器初始狀態(tài)所在的狹縫開口方向平行。與滅火劑存儲箱相連通的管路自由端上的噴頭固定安裝在水平軸上，噴頭的出口方向與火焰定位傳感器所在的狹縫開口方向相同。中央控制器包括單片機及其外圍電路系統，中央控制器控制電磁閥的開啟和關閉，并控制自動定位執(zhí)行機構系統對火災現場的著火點進行掃描定位，自動定位執(zhí)行機構系統能夠帶動位于管路的自由端的噴頭指向火源方位進行滅火劑噴射作業(yè)，中央控制器控制電磁閥和自動定位執(zhí)行機構系統；U形架下方還設有一個吊環(huán)，管路靠近噴頭的部分從吊環(huán)中穿過。滅火劑存儲箱內可存儲干粉滅火劑或二氧化碳滅火劑。上述智能型自動掃描定位滅火裝置的自動定位執(zhí)行機構系統采用蝸輪蝸桿傳動方式，電機的輸出軸分別通過聯軸器與蝸桿軸相連，水平軸被傳動端設有與蝸桿軸相嚙合的蝸輪，豎直軸的上部被傳動端設有與蝸桿軸相嚙合的蝸輪。蝸輪蝸桿傳動具有體積小、傳動比大和良好的反向自鎖性等優(yōu)點。上述智能型自動掃描定位滅火裝置的自動定位執(zhí)行機構系統還可采用齒輪傳動方式。電機的輸出軸分別通過聯軸器與主動齒輪相連，水平軸被傳動端設有與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，豎直軸的上部被傳動端設有與主動齒輪相嚙合的從動齒輪。作為本系統優(yōu)化的技術方案，噴頭與角度測量傳感器最好分別位于圓盤的兩側。本實用新型與現有技術相比較，具有如下顯而易見的實質性特點和優(yōu)點能自動檢測火災并準確定位火源的位置，能從而第一時間將火災遏止在萌發(fā)初期，減少損失。本實用新型具有顯著的智能化特征，而且可以方便實現遠程控制。

圖1是本實用新型的滅火裝置總體結構示意圖。圖2是本實用新型的滅火裝置初始狀態(tài)時圓盤的位置示意圖。[0016]圖3是本實用新型的U形架上的火焰定位傳感器檢測到火源位置時位置關系圖。圖4是本實用新型的圓盤上的火焰定位傳感器檢測到火源時位置關系圖。圖5是本實用新型的圓盤上的另一個火焰定位傳感器檢測到火源時位置關系圖。圖6是計算火源位置坐標的位置關系圖。圖7是本實用新型的整個系統的控制流程圖。
具體實施方式
本實用新型的優(yōu)選實施例結合附圖說明如下實施例一參見圖1，智能型自動掃描定位滅火裝置，包括滅火劑存儲箱25、與滅火劑存儲箱25相連通的管路23、控制管路開關的電磁閥M、火災探測傳感器10、充電電源 15、固定懸架11。發(fā)生火災時，由充電電池15對整個裝置供電，不依賴于生活電源。該智能型自動掃描定位滅火裝置還包括由自動定位執(zhí)行機構和中央控制器構成的著火點自動掃描定位系統，固定懸架11與天花板固定連接，火災探測傳感器10、充電電源15和中央控制器固定安裝在固定懸架11上，自動定位執(zhí)行機構安裝于固定懸架11上并執(zhí)行自動掃描定位著火點的位移軌跡運動，自動定位執(zhí)行機構由可異步掃描火源方位的水平傳動機構、豎直傳動機構和傳感系統組成，水平傳動機構和豎直傳動機構按照經緯正交軌跡運動。上述水平傳動機構包括電機12、豎直軸17、U形架6，電機12安裝在固定懸架11 上，豎直軸17通過軸承18與固定懸架11活動連接，U形架6開口向下并固定安裝于豎直軸17的下端，U形架6的對稱軸與豎直軸17的軸線重合，電機12驅動豎直軸17使其按照緯線方向軌跡轉動。上述豎直傳動機構包括電機9、水平軸1、圓盤21，電機12安裝在U形架6上，水平軸1的兩端通過兩個軸承5活動安裝于U形架6的開口內，圓盤21所在平面與水平軸1的軸線垂直并固定安裝于水平軸1的中間位置，電機9驅動水平軸1按照經線方向軌跡轉動。傳感系統包括三個火焰定位傳感器(3、4、19)和一個角度測量傳感器20，每個傳感器均安裝于狹縫內并形成球瓣狀視野，一個火焰定位傳感器19安裝在位于U形架6上部正面中間位置且沿豎直方向開設的狹縫中，火焰定位傳感器19所在的狹縫延伸方向與豎直軸17的軸線方向相同，另外兩個火焰定位傳感器3和火焰定位傳感器4分別安裝在圓盤 21外緣開設的兩個在圓盤21平面內平行的狹縫中，其中一個火焰定位傳感器4所在的狹縫開口方向為圓盤21的徑向，另一個火焰定位傳感器3所在的狹縫開口方向不通過圓盤21 的中心，角度測量傳感器20靠近圓盤21并安裝在水平軸1上，角度測量傳感器20可與水平軸1同步轉動，角度測量傳感器20初始測量方位角方向與通過圓盤21的中心的火焰定位傳感器4初始狀態(tài)所在的狹縫開口方向平行。參見圖2，本實用新型的滅火裝置初始狀態(tài)時，火焰定位傳感器19、3、4在通過豎直軸17軸心線的同一豎直平面內?；鹧娑ㄎ粋鞲衅?3與火焰定位傳感器4平行安放，a為火焰定位傳感器3和火焰定位傳感器4之間的距離。上述管路23自由端的噴頭2固定安裝在水平軸1上，噴頭2的出口方向與火焰定位傳感器4所在的狹縫開口方向相同。上述中央控制器包括單片機16及其外圍電路系統，中央控制器控制電磁閥M的開啟和關閉，并控制自動定位執(zhí)行機構系統對火災現場的著火點進行掃描定位。滅火劑存儲箱在噴出滅火劑時能維持箱內恒定的壓力，從而保證噴頭2噴出滅火劑時噴出速度恒定。上述U形架6下方還設有一個吊環(huán)22，管路23靠近噴頭2的部分從吊環(huán)22中穿過。實施例二 本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下本智能型自動掃描定位滅火裝置的自動定位執(zhí)行機構系統中電機(9、12)對水平軸1和豎直軸17的驅動采用蝸輪蝸桿傳動方式，電機(9、12)的輸出軸分別通過聯軸器與蝸桿軸(8、13)相連，水平軸1被傳動端設有與蝸桿軸8相嚙合的蝸輪7，豎直軸17的上部被傳動端設有與蝸桿軸13相嚙合的蝸輪14。蝸輪蝸桿傳動具有體積小、傳動比大和良好的反向自鎖性等優(yōu)點。本智能型自動掃描定位滅火裝置的自動定位執(zhí)行機構系統中電機(9、12)對水平軸1和豎直軸17的驅動還可采用齒輪傳動方式，電機(9、12)的輸出軸分別通過聯軸器與主動齒輪(8、13)相連，水平軸1被傳動端設有與主動齒輪8相嚙合的從動齒輪7，豎直軸17 的上部被傳動端設有與主動齒輪13相嚙合的從動齒輪14。該智能型自動掃描定位滅火裝置的噴頭2與角度測量傳感器20分別位于圓盤21 的兩側，可以減少機構運動中的干擾，保證滅火精度和效率。火焰定位傳感器19的有效長度為2 3cm，可以比較有效地掃描定位火源點。參見圖3 5，火焰?zhèn)鞲衅?與火焰?zhèn)鞲衅?平行安放，α為火源與火焰定位傳感器 3連線與豎直方向的夾角，β為火源與火焰定位傳感器4連線與豎直方向的夾角。參見圖6，D點為圓盤21的中心，B點為火源位置；Lbd為火源位置與圓盤中心的距離，Led為火焰定位傳感器3與火焰定位傳感器4之間的距離，即距離為a，γ為火源與火焰定位傳感器3連線和火源與火焰定位傳感器4連線的夾角，χ為火源位置與圓盤中心之間的水平距離，y為火源位置與圓盤中心之間的豎直高度。參見圖7，充電電池15對整個裝置提供電能，生活電源定期對充電電池15充電。 當火災探測傳感器10檢測到發(fā)生火災時，火災探測傳感器10上的報警器報警，并將信號傳輸到中央控制器；單片機16控制電動機12以角速度ω轉動，電動機12的輸出軸通過聯軸器帶動蝸桿軸13轉動，蝸桿軸13的轉動帶動蝸輪14轉動，蝸輪14的轉動帶動豎直軸17及 U形架6—起轉動。通過電機12的正轉和反轉，通過傳動機構的一系列傳動，豎直軸17可交替進行順時針或逆時針轉動，從豎直軸17初始位置起進行轉動的角度范圍設定為0° 180°，這樣不僅可以實現對火災現場空間環(huán)境的某一緯度所在的水平面上360°的閉合掃描，還可以防止管路23構成對U形架轉動的障礙。U形架6狹縫內的火焰定位傳感器19對火源位置進行掃描，當火焰定位傳感器19檢測到火源位置時電動機12就停止轉動，U形架 6亦停止轉動，此時火焰?zhèn)鞲衅?9、3、4與火源在同一豎直平面內，位置關系如圖3所示。單片機16控制電動機9以角速度ω轉動，電動機9的輸出軸通過聯軸器帶動蝸桿軸8轉動，蝸桿軸8的轉動帶動蝸輪7轉動，蝸輪7的轉動帶動水平軸1及其上的圓盤21 一起轉動。通過電機9的正轉和反轉，通過傳動機構的一系列傳動，水平軸1可交替進行順時針或逆時針轉動，從水平軸1初始位置起進行轉動的角度范圍設定為0° 180°，這樣可以實現對火災現場空間環(huán)境的某一經度所在的豎直面內360°的閉合掃描。從水平軸1 初始位置起進行轉動的角度范圍最好設定為0° 90°，這樣在較好地保證機構的柔性工作的情況下，可以更有效地進行滅火作業(yè)。當圓盤21上的火焰定位傳感器3檢測到火源位置時，角度測量傳感器20測得火源位置與火焰定位傳感器3連線與豎直方向的夾角α。位置關系如圖4所示。當圓盤21上的火焰定位傳感器4檢測到火源位置時，電動機9停止轉動，角度測量傳感器20測得火源位置與火焰定位傳感器3連線與豎直方向的夾角β。位置關系如圖5所示。將火焰定位傳感器3檢測到火源時的位置關系與火焰定位傳感器4檢測到火源時的位置關系組合即得到圖6所示的位置關系三角形。在圖6中γ = β -α(1)Lbd= LED/siny=a/siny(2)X= Lbd氺sin β =a/sin γ 氺sin β (3)Y= LBD*cos^=a/siny* cos β (4)式(2)中Lbd 火源位置與圓盤中心的距離，Led 火焰?zhèn)鞲衅?與火焰?zhèn)鞲衅?之間的距離，即a。式(3)中X 火源位置與圓盤中心之間的水平距離。式(4)中 Y:火源位置與圓盤中心之間的豎直高度。(X，Y)即為火源位置坐標。由于滅火劑存儲箱25中的壓力恒定，所以噴嘴噴出滅火劑的速度恒定。根據火源位置坐標(X，y)，單片機16控制電動機9轉動使水平軸1上的噴頭2以確定的角度瞄準火源方位，單片機16控制電磁閥M打開，則噴頭2噴出的滅火劑就能噴到火源上。通過精確計算可以獲得火源點的空間尺度特征，可以根據火源點距離滅火器噴頭的距離建立滅火劑噴射數量和射流強度的經驗數據庫系統，更加增強本實用新型滅火系統的智能性。經向緯向異步掃描可以實現對火災現場三維空間的任一點進行掃描并定位火源，對于火災現場進行有效的安全控制，這種智能型滅火器對空間的檢視不會存在死角，可以最大限度地保證及時撲滅火災。當火災探測傳感器10檢測到火源被噴滅后，單片機16控制電磁閥M關閉。系統恢復到初始狀態(tài)。由火災探測傳感器10執(zhí)行火災檢測。整個系統的控制流程圖如圖7所示。上面結合附圖對本實用新型實施例進行了說明，但本實用新型不限于上述實施例，還可以根據本實用新型發(fā)明創(chuàng)造的目的作出多種變化。如果蝸輪7安裝在水平軸1上的其它位置，電動機9和蝸桿軸8，電動機12和蝸桿軸13放在其它位置都在此實用新型的保護范圍內。如果蝸輪蝸桿傳動換為其它傳動方式，比如齒輪傳動，亦在此實用新型保護范圍內。
權利要求1.一種智能型自動掃描定位滅火裝置，包括滅火劑存儲箱(25)、與滅火劑存儲箱(25) 相連通的管路(23)、控制管路開關的電磁閥(24)、火災探測傳感器(10)、充電電源(15)、固定懸架(11)，還包括由自動定位執(zhí)行機構和中央控制器構成的著火點自動掃描定位系統， 其特征在于所述固定懸架(U)與天花板固定連接，所述火災探測傳感器(10)、充電電源 (15)和中央控制器固定安裝在固定懸架(11)上，所述自動定位執(zhí)行機構安裝于固定懸架 (11)上并執(zhí)行自動掃描定位著火點的位移軌跡運動；所述自動定位執(zhí)行機構由可異步掃描火源方位的水平傳動機構、豎直傳動機構和傳感系統組成，所述水平傳動機構和豎直傳動機構按照經緯正交軌跡運動；所述水平傳動機構包括電機(12)、豎直軸(17)和U形架(6)， 所述電機(12)安裝在固定懸架(11)上，所述豎直軸(17)通過軸承(18)與所述固定懸架 (11)活動連接，所述U形架(6)開口向下并固定安裝于豎直軸(17)的下端，所述U形架(6) 的對稱軸與所述豎直軸(17)的軸線重合，所述電機(12)驅動豎直軸(17)使其按照緯線方向軌跡轉動；所述豎直傳動機構包括電機(9 )、水平軸(1)和圓盤(21)，所述電機(12 )安裝在U形架(6)上，所述水平軸(1)的兩端通過兩個軸承(5)活動安裝于所述U形架(6)的開口內，所述圓盤(21)所在平面與水平軸(1)的軸線垂直并固定安裝于水平軸(1)的中間位置，所述電機(9)驅動水平軸(1)按照經線方向軌跡轉動；所述傳感系統包括三個火焰定位傳感器(3、4、19)和一個角度測量傳感器(20)，每個傳感器均安裝于狹縫內并形成球瓣狀視野，一個火焰定位傳感器(19)安裝在位于所述U形架(6)上部正面中間位置且沿豎直方向開設的狹縫中，所述火焰定位傳感器(19)所在的狹縫延伸方向與所述豎直軸(17)的軸線方向相同，另外兩個火焰定位傳感器(3、4)分別安裝在所述圓盤(21)外緣開設的兩個在圓盤(21)平面內平行的狹縫中，其中一個火焰定位傳感器(4)所在的狹縫開口方向為圓盤 (21)的徑向，另一個火焰定位傳感器(3)所在的狹縫開口方向不通過圓盤(21)的中心，所述角度測量傳感器(20)靠近圓盤(21)并安裝在所述水平軸(1)上，角度測量傳感器(20) 可與水平軸(1)同步轉動，所述角度測量傳感器(20)初始測量方位角方向與所述通過圓盤 (21)的中心的火焰定位傳感器(4)初始狀態(tài)所在的狹縫開口方向平行；與所述滅火劑存儲箱(25)相連通的所述管路(23)自由端上的噴頭(2)固定安裝在所述水平軸(1)上，所述噴頭(2)的出口方向與所述火焰定位傳感器(4)所在的狹縫開口方向相同；所述中央控制器包括單片機(16)及其外圍電路系統，所述中央控制系統控制所述電磁閥(24)的開啟和關閉，并控制自動定位執(zhí)行機構系統對火災現場的著火點進行掃描定位；所述U形架(6)下方還設有一個吊環(huán)(22)，所述管路(23)靠近噴頭(2)的部分從吊環(huán)(22)中穿過。
2.根據權利要求1所述的智能型自動掃描定位滅火裝置，其特征在于，所述自動定位執(zhí)行機構中電機(9、12)對水平軸(1)和豎直軸(17)的驅動采用蝸輪蝸桿傳動方式，所述電機(9、12)的輸出軸分別通過聯軸器與蝸桿軸(8、13)相連，所述水平軸(1)被傳動端設有與所述蝸桿軸(8)相嚙合的蝸輪(7)，所述豎直軸(17)的上部被傳動端設有與所述蝸桿軸 (13)相嚙合的蝸輪(14)。
3.根據權利要求1所述的智能型自動掃描定位滅火裝置，其特征在于，所述自動定位執(zhí)行機構中電機(9、12)對水平軸(1)和豎直軸(17)的驅動采用齒輪傳動方式，所述電機 (9、12)的輸出軸分別通過聯軸器與主動齒輪(8、13)相連，所述水平軸(1)被傳動端設有與所述主動齒輪(8)相嚙合的從動齒輪(7)，所述豎直軸(17)的上部被傳動端設有與所述主動齒輪(13)相嚙合的從動齒輪(14)。
4.根據權利要求1至3任一項權利要求所述的智能型自動掃描定位滅火裝置，其特征在于，所述噴頭(2)與所述角度測量傳感器(20)分別位于所述圓盤(21)的兩側。
5.根據權利要求1至3任一項權利要求所述的智能型自動掃描定位滅火裝置，其特征在于，所述火焰定位傳感器(19)的有效長度為2 3cm。
6.根據權利要求4所述的智能型自動掃描定位滅火裝置，其特征在于，所述火焰定位傳感器(19)的有效長度為2 3cm。
專利摘要本實用新型公開了一種智能型自動掃描定位滅火裝置，屬于消防設備設計技術領域。該滅火器包括滅火劑存儲箱、與滅火劑存儲箱相連通的管路、控制管路開關的電磁閥、用于安裝智能型自動掃描定位滅火裝置并與天花板固定連接的固定懸架和及安裝于其上的火災探測傳感器和充電電源，該滅火裝置還包括能按照經緯正交軌跡運動的自動定位執(zhí)行機構系統和中央控制系統，自動定位執(zhí)行機構系統能夠帶動位于管路的自由端的噴頭指向火源方位，中央控制系統控制所述電磁閥和自動定位執(zhí)行機構系統。所以該智能滅火裝置在發(fā)生火災時能自動檢測火災并對火源位置進行掃描定位，從而第一時間將火災遏止在萌發(fā)初期，提高滅火效率，減少損失。
文檔編號A62C35/02GK201959450SQ201120039610
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權日2011年2月16日
發(fā)明者徐蘭萍, 李智, 鄭立揚, 黃夫理 申請人:上海大學